專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)中無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源管理的分組調(diào)度，尤其涉及多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置和方法。
背景技術(shù)：
隨著高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展異常迅猛，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)逐漸從電路交換演進(jìn)到分組交換，各種無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)層出不窮，在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中為用戶(hù)提供服務(wù)質(zhì)量(QoS，Quality ofService)支持已成為一種必然的趨勢(shì)。各種無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)需要根據(jù)應(yīng)用服務(wù)的不同QoS需求劃分不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型，此外，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)存在許多隨機(jī)因素，如多用戶(hù)源產(chǎn)生分組的隨機(jī)性、瞬時(shí)業(yè)務(wù)量、業(yè)務(wù)類(lèi)型的動(dòng)態(tài)變化，這些均要求無(wú)線(xiàn)資源管理算法能有效進(jìn)行負(fù)荷控制和資源調(diào)度，合理復(fù)用不同的業(yè)務(wù)分組，充分發(fā)掘不同的業(yè)務(wù)特征和無(wú)線(xiàn)鏈路特性，盡可能滿(mǎn)足多業(yè)務(wù)的不同質(zhì)量要求并能使系統(tǒng)吞吐量最大。最近幾年發(fā)展迅猛的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G，the third Generation Mobile Communication)、本地多點(diǎn)分布式業(yè)務(wù)(LMDS，Local Multipoint Distribution Service)、多點(diǎn)多信道分布式系統(tǒng)技術(shù)(MMDS，Multichannel Multipoint DistributionService)和微波存取全球互通系統(tǒng)(WiMAX，Worldwide Interoperability forMicrowave Access)。其中最為突出的是基于IEEE802.16協(xié)議的WiMAX系統(tǒng)，它采用一種類(lèi)似蜂窩的服務(wù)區(qū)結(jié)構(gòu)，將一個(gè)需要提供業(yè)務(wù)的地區(qū)劃分為若干個(gè)服務(wù)區(qū)，每個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)設(shè)基站(BS，Base Station)，BS經(jīng)點(diǎn)到多點(diǎn)(PMP，Point-to-Multipoint)的無(wú)線(xiàn)鏈路與服務(wù)區(qū)內(nèi)的用戶(hù)站(SS，Subscriber Station)通信。如圖1所示的典型的無(wú)線(xiàn)分組蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)BS可同時(shí)覆蓋多個(gè)SS，BS通過(guò)PMP的廣播方式把數(shù)據(jù)傳送到多個(gè)用戶(hù)站SS。這樣，由于多個(gè)用戶(hù)和多個(gè)業(yè)務(wù)的存在，BS的下行鏈路一般是為多個(gè)用戶(hù)和多個(gè)業(yè)務(wù)所共享。在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，由于無(wú)線(xiàn)空中接口資源的有限性以及無(wú)線(xiàn)信道的時(shí)變性等問(wèn)題，系統(tǒng)只有通過(guò)更加有效的無(wú)線(xiàn)資源管理方法進(jìn)行資源利用，才能滿(mǎn)足多個(gè)用戶(hù)對(duì)多個(gè)應(yīng)用業(yè)務(wù)的QoS需求。一般無(wú)線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)資源管理主要包括分組調(diào)度、功率控制、負(fù)荷控制、小區(qū)切換、信道分配等多個(gè)方面，其中分組數(shù)據(jù)的調(diào)度是分組網(wǎng)絡(luò)資源管理的核心機(jī)制之一，是解決多個(gè)業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)共享資源問(wèn)題的有效手段。
下行分組數(shù)據(jù)調(diào)度采用的基本流程如圖2所示。來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)輸入至分類(lèi)器200，分類(lèi)器200根據(jù)不同用戶(hù)的IP地址、端口地址等將不同用戶(hù)的業(yè)務(wù)流分別映射并暫存到調(diào)度器201中的隊(duì)列——隊(duì)列1......隊(duì)列N。調(diào)度器201根據(jù)一定的調(diào)度策略從這N個(gè)隊(duì)列中選擇下一個(gè)要傳輸?shù)姆纸M數(shù)據(jù)。目前有多種調(diào)度策略可實(shí)現(xiàn)下行鏈路中信道資源的分配，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)的鏈路共享。其中最主要的兩種方案是載干比(C/I，Carrierenergy/Interference energy)調(diào)度策略和輪詢(xún)(RR，Round-Robin)調(diào)度策略。
C/I調(diào)度策略是在每次調(diào)度并發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，選擇具有高C/I預(yù)測(cè)值的用戶(hù)數(shù)據(jù)所在隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送，再發(fā)送C/I預(yù)測(cè)值次之的用戶(hù)的業(yè)務(wù)隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)。例如，隊(duì)列1存儲(chǔ)的是A用戶(hù)的業(yè)務(wù)，且A用戶(hù)具有最高的C/I預(yù)測(cè)值，隊(duì)列2存儲(chǔ)的是B用戶(hù)的業(yè)務(wù)，且B用戶(hù)具有第二高的C/I預(yù)測(cè)值，在采用C/I調(diào)度策略時(shí)，調(diào)度器首先調(diào)度隊(duì)列1的隊(duì)首數(shù)據(jù)，調(diào)度完成后，重新考察各個(gè)用戶(hù)的C/I預(yù)測(cè)值，如果此時(shí)仍然是A用戶(hù)的C/I預(yù)測(cè)值高，則繼續(xù)調(diào)度隊(duì)列1的隊(duì)首數(shù)據(jù)，如果隊(duì)列1沒(méi)有分組數(shù)據(jù)存在，才調(diào)度隊(duì)列2的隊(duì)首數(shù)據(jù)。如果重新考察用戶(hù)的C/I預(yù)測(cè)值時(shí)，B用戶(hù)的C/I預(yù)測(cè)值最高，則調(diào)度隊(duì)列2的隊(duì)首數(shù)據(jù)，然后重新考察各個(gè)用戶(hù)的C/I預(yù)測(cè)值，調(diào)度預(yù)測(cè)值高的用戶(hù)數(shù)據(jù)所在隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)。在這種調(diào)度策略下，較高C/I值的用戶(hù)比較低C/I值的用戶(hù)具有更高的分組傳輸優(yōu)先權(quán)，所有的信道資源可以分配給單個(gè)信道條件最好的用戶(hù)，顯然，C/I調(diào)度方法可以獲得系統(tǒng)的最大容量。
但是，C/I調(diào)度是以犧牲公平性為代價(jià)獲得系統(tǒng)最大容量的。在這種方式下，具有較低C/I值的用戶(hù)的業(yè)務(wù)流只有等所有C/I值大于它的用戶(hù)的業(yè)務(wù)流隊(duì)列清空后，才可以獲得發(fā)送機(jī)會(huì)。這樣，不同業(yè)務(wù)流之間的公平性以及不同實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求顯然都無(wú)法得到滿(mǎn)足，同時(shí)也很難區(qū)分多種業(yè)務(wù)，當(dāng)然也就很難確保其業(yè)務(wù)的QoS需求。
RR調(diào)度是指對(duì)所有隊(duì)列依次輪詢(xún)發(fā)送隊(duì)首數(shù)據(jù)，所有待發(fā)業(yè)務(wù)流循環(huán)進(jìn)行發(fā)送，也就是說(shuō)無(wú)論隊(duì)列1......隊(duì)列N存儲(chǔ)的是哪個(gè)用戶(hù)的哪個(gè)業(yè)務(wù)，RR調(diào)度都依次調(diào)度隊(duì)列1......隊(duì)列N的隊(duì)首數(shù)據(jù)，依次循環(huán)，直至各個(gè)隊(duì)列都沒(méi)有分組數(shù)據(jù)為止。各個(gè)隊(duì)列中的業(yè)務(wù)流之間能夠獲得同樣的發(fā)送機(jī)會(huì)，在一定程度上保證了公平性。
但是，在RR調(diào)度方案中，由于各個(gè)用戶(hù)所處的鏈路狀態(tài)各不相同，所以這種公平性只是一種不充分的盡力公平，同樣的，它也無(wú)法處理不同業(yè)務(wù)流對(duì)QoS的需求。
可以看到，C/I調(diào)度和RR調(diào)度均沒(méi)有根據(jù)不同業(yè)務(wù)流的QoS需求進(jìn)行調(diào)度，有可能造成無(wú)法對(duì)業(yè)務(wù)QoS需求優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)流按時(shí)傳送數(shù)據(jù)，同時(shí)也沒(méi)有考慮無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境中多業(yè)務(wù)的領(lǐng)先、滯后等問(wèn)題，因而會(huì)造成業(yè)務(wù)流長(zhǎng)期吞吐量的不公平。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于針對(duì)寬帶無(wú)線(xiàn)接入系統(tǒng)的多種分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS需求，提供一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置和方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是這樣的一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置，包括分類(lèi)器和調(diào)度器，所述調(diào)度器至少包括分組數(shù)據(jù)調(diào)度器，其中分組數(shù)據(jù)調(diào)度器至少包括信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分類(lèi)器將來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)按照信令數(shù)據(jù)包和業(yè)務(wù)分別存入分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分組數(shù)據(jù)調(diào)度器首先調(diào)度信令隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)，直至信令隊(duì)列緩沖區(qū)為空時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)。
所述業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)還包括實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分類(lèi)器將來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)按照實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)分別存入所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器調(diào)度流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)時(shí)，首先調(diào)度實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)，直至實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)為空時(shí)調(diào)度非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)。
所述的調(diào)度器還包括信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，其接收用戶(hù)反饋的信道質(zhì)量，輸出信道質(zhì)量指示信號(hào)給所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器，所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器根據(jù)所述的信道質(zhì)量指示信號(hào)在信道質(zhì)量能通信時(shí)調(diào)度分組數(shù)據(jù)并輸出。
所述的調(diào)度器還包括信道模式器，其接收信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器輸出的信道質(zhì)量指示信號(hào)，且根據(jù)該信道質(zhì)量指示信號(hào)確定用戶(hù)的調(diào)制編碼方式，并創(chuàng)建各用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，分組數(shù)據(jù)調(diào)度器將分組數(shù)據(jù)輸出至對(duì)應(yīng)用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，該信道模式器隨后將其輸出給物理層。
所述信道模式器根據(jù)用戶(hù)的調(diào)制編碼強(qiáng)壯性從大到小的順序?qū)⒏餍诺滥Ｊ疥?duì)列的數(shù)據(jù)輸出給物理層。
一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的方法，該方法至少包括如下步驟A.判斷信令隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照信令隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度信令隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟B；B.判斷業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度業(yè)務(wù)隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟A。
所述步驟B進(jìn)一步包括B1.判斷實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照實(shí)時(shí)流對(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟B2；B2.判斷非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度非實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，返回執(zhí)行步驟A。
該方法進(jìn)一步包括為所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的每一個(gè)支持自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求ARQ的連接創(chuàng)建分組數(shù)據(jù)隊(duì)列的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列，首先判斷各緩沖區(qū)中的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列是否為空，如果是，執(zhí)行步驟A；否則，在調(diào)度各緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先調(diào)度該緩沖區(qū)的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列的分組數(shù)據(jù)。
該方法進(jìn)一步包括當(dāng)監(jiān)測(cè)到用戶(hù)的信道質(zhì)量不能通信時(shí)，禁止所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)中該用戶(hù)的調(diào)度，直至信道恢復(fù)。
該方法進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信道質(zhì)量，建立各用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，將所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)輸出的分組數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，并輸出。
該方法進(jìn)一步包括按照調(diào)制編碼強(qiáng)壯性從大到小的順序，將存入對(duì)應(yīng)用戶(hù)信道模式隊(duì)列的分組數(shù)據(jù)輸出至物理層。
所述的步驟A包括根據(jù)信令的緊迫性設(shè)置不同信令隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)。
步驟B1所述的實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略包括B11.計(jì)算每個(gè)實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳；B12.將分組數(shù)據(jù)包根據(jù)其時(shí)間戳從小到大的順序插入業(yè)務(wù)流隊(duì)列；B13.輸出所有隊(duì)列的隊(duì)首中時(shí)間戳最小的分組數(shù)據(jù)包。
所述實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算方法包括為實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的每一個(gè)業(yè)務(wù)流設(shè)置兩個(gè)虛擬時(shí)鐘，分別為流虛擬時(shí)鐘VC和流輔助虛擬時(shí)鐘auxVC，接收到業(yè)務(wù)流i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包Packet1時(shí)，按照下式初始化虛擬時(shí)鐘
VCi＝realtime1，auxVCi＝0其中realtime1表示接收到業(yè)務(wù)流i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包的實(shí)際時(shí)間；接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)，按照下式更新虛擬時(shí)鐘auxVCi＝max(realtimek，auxVCi)Vticki＝Len(packetk)/rateiVCi＝VCi+VtickiauxVCi＝auxVCi+Vticki式中，Len(packetk)為分組數(shù)據(jù)包Packetk幀長(zhǎng)，ratei為業(yè)務(wù)流i的傳輸速率，realtimek表示接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)的實(shí)際時(shí)間；將分組數(shù)據(jù)包Packetk的時(shí)間戳記為auxVCi。
所述實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算方法進(jìn)一步包括在接收到一定的比特或分組數(shù)據(jù)后，若VCi≥realtimeTi+Tthreshold]]>則以一定概率舍棄該隊(duì)列新進(jìn)入的分組數(shù)據(jù)；若VCi<realtimeTi+Tthreshold]]>則令VCi=realtimeTi]]>其中，realtimeTi表示接收到一定的比特或分組數(shù)據(jù)時(shí)的實(shí)際時(shí)間。
步驟B2所述的非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略包括B21.將每一個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器初始化為對(duì)應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重；B22.啟動(dòng)輪詢(xún)過(guò)程；B22.判斷所有隊(duì)列是否都被輪詢(xún)過(guò)，如果是，執(zhí)行步驟B25，否則，執(zhí)行步驟B24；B24.處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列；B25.判斷所有的計(jì)數(shù)器是否均小于各自隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)或者所有隊(duì)列均為空，如果是，執(zhí)行步驟B26；如果兩種情況都不是，返回執(zhí)行步驟B22；
B26.重新計(jì)算各隊(duì)列的權(quán)重，并將各個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器重置為其對(duì)應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重與剩余計(jì)數(shù)值之和，返回執(zhí)行步驟B22。
步驟B24所述的處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的過(guò)程包括判斷當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的計(jì)數(shù)器是否小于該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)，如果是，禁止該隊(duì)列的調(diào)度，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前被輪詢(xún)隊(duì)列，返回執(zhí)行步驟B23；否則，輸出該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)，同時(shí)該隊(duì)列的計(jì)數(shù)器的值減去輸出的隊(duì)首數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前被輪詢(xún)隊(duì)列，返回執(zhí)行步驟B23。
所述非實(shí)時(shí)流隊(duì)列的權(quán)重按下式計(jì)算Wi(0)＝Pi×η+Rmin(i)×θ1Wi(k)=α×Wi(k-1)+(1-α)[B(k)-B(k-1)]·Wi(k-1)Σj=1HWj(k-1)]]>+[Len(qi，k)-Len(qi，k-1)]·φWi(k)＝min(Wi(k)，Rmax(i)×θ2)式中，Pi為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的優(yōu)先級(jí)，Rmin(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最小持續(xù)發(fā)送速率，Rmax(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最大持續(xù)發(fā)送速率，B(k)為k時(shí)刻非實(shí)時(shí)流的可用帶寬，Len(qi，k)為k時(shí)刻業(yè)務(wù)流i的長(zhǎng)度，H為非實(shí)時(shí)流緩沖區(qū)的隊(duì)列數(shù)，η，θ1，θ2，α，φ為正的常數(shù)。
所述非實(shí)時(shí)流的可用帶寬B(k)為WiMAX系統(tǒng)的可用帶寬，并按下式計(jì)算信令隊(duì)列和實(shí)時(shí)流隊(duì)列i(i＝1，2，...，M+N)占用的帶寬為Bi(0)＝0Bi(k)=α×Bi(k-1)+(1-α)×Qi(j)Tf]]>其中包括M個(gè)信令隊(duì)列和N個(gè)實(shí)時(shí)流隊(duì)列，所有非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的可用帶寬為B(k)=B-Σi=1M+NBi(k)]]>
式中，0＜α＜1，Qi(j)為隊(duì)列i在第j幀中發(fā)送的字節(jié)數(shù)，Tf為幀長(zhǎng)，B為空中接口的帶寬總資源。
從以上技術(shù)方案可以看到，本發(fā)明提供的一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)的裝置和方法具有以下有益效果(1)分組數(shù)據(jù)調(diào)度器根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型劃分了三個(gè)緩沖區(qū)，每個(gè)緩沖區(qū)被賦予不同的優(yōu)先級(jí)，針對(duì)不同緩沖區(qū)的業(yè)務(wù)類(lèi)型采用不同的調(diào)度策略，并結(jié)合無(wú)線(xiàn)信道質(zhì)量等因素對(duì)業(yè)務(wù)流數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度，充分考慮了業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)，因而能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的QoS要求；(2)所采用的虛擬時(shí)鐘和加權(quán)輪詢(xún)調(diào)度策略可以抑制領(lǐng)先業(yè)務(wù)流，補(bǔ)償滯后業(yè)務(wù)流，從而能更好地適用于多業(yè)務(wù)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入環(huán)境。


圖1為寬帶無(wú)線(xiàn)接入的蜂窩結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的下行鏈路分組數(shù)據(jù)的基本調(diào)度裝置圖；圖3為本發(fā)明的下行鏈路分組數(shù)據(jù)的調(diào)度裝置圖；圖4為本發(fā)明的分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的原理圖；圖5為本發(fā)明的分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的結(jié)構(gòu)圖；圖6為本發(fā)明的信道模式器的結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明的WiMAX系統(tǒng)的下行分組數(shù)據(jù)調(diào)度流程；圖8為本發(fā)明的WiMAX系統(tǒng)中信令隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度流程；圖9為本發(fā)明的WiMAX系統(tǒng)中實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度流程；圖10為本發(fā)明的WiMAX系統(tǒng)中非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度流程；圖11為本發(fā)明的非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)基于加權(quán)輪詢(xún)調(diào)度的示意圖；圖12為本發(fā)明的支持ARQ連接的實(shí)現(xiàn)方案圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
以基于IEEE802.16協(xié)議的WiMAX系統(tǒng)的下行分組數(shù)據(jù)調(diào)度為例，參見(jiàn)圖3，下行分組數(shù)據(jù)調(diào)度裝置由兩部分組成分類(lèi)器300和調(diào)度器301，調(diào)度器301包括三部分分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302、信道模式器303和信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器304。來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流輸入至分類(lèi)器300，分類(lèi)器300根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型將業(yè)務(wù)流存入分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302。信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器304接收來(lái)自用戶(hù)信道反饋的信噪比等信道質(zhì)量，并將信道質(zhì)量指示信號(hào)分別輸入到分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302和信道模式器303。分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302調(diào)度分組數(shù)據(jù)，輸出給信道模式器303。信道模式器303將各信道模式隊(duì)列的數(shù)據(jù)分組輸出給物理層。
參見(jiàn)圖4，由于經(jīng)過(guò)分類(lèi)器300的來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)流包括信令和業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)包括流業(yè)務(wù)，流業(yè)務(wù)又包括實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)，所以分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302包括信令隊(duì)列緩沖區(qū)、實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)和非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)，分別存儲(chǔ)來(lái)自分類(lèi)器300的信令分組數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)流分組數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)流分組數(shù)據(jù)，在信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器304反饋的用戶(hù)信道質(zhì)量不能通信時(shí)，放棄該用戶(hù)的調(diào)度機(jī)會(huì)直至該用戶(hù)的信道恢復(fù)為止，否則，依照不同緩沖區(qū)的調(diào)度策略依次調(diào)度分組數(shù)據(jù)輸出給信道模式器303。上述的調(diào)度可用圖5的電路圖實(shí)現(xiàn)，具體由控制單元控制各緩沖區(qū)中各隊(duì)列的調(diào)度。
參見(jiàn)圖6，信道模式器303根據(jù)信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器304輸入的用戶(hù)的信道質(zhì)量，例如信噪比、誤碼率等，查找與之對(duì)應(yīng)的調(diào)制編碼方式，從而可以確定每一個(gè)用戶(hù)的調(diào)制編碼方式并創(chuàng)建對(duì)應(yīng)用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302輸出的分組數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，當(dāng)開(kāi)始組建一個(gè)下行幀時(shí)，信道模式器303根據(jù)調(diào)制編碼強(qiáng)壯性從大到小的順序?qū)⒏餍诺滥Ｊ疥?duì)列的數(shù)據(jù)分組輸出給物理層。
整個(gè)多業(yè)務(wù)下行分組數(shù)據(jù)的調(diào)度過(guò)程，參見(jiàn)圖7，包括如下步驟步驟701判斷信令隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)存在，如果有，執(zhí)行步驟702；否則，執(zhí)行步驟703；步驟702按照不同的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回步驟701；步驟703判斷實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)存在，如果有，執(zhí)行步驟704；否則，執(zhí)行步驟705；步驟704按照實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的虛擬時(shí)鐘調(diào)度策略，調(diào)度實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)，返回步驟701；步驟705判斷非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)存在，如果有，執(zhí)行步驟706；否則，返回步驟701；步驟706按照非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的加權(quán)輪詢(xún)調(diào)度策略，調(diào)度非實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)，返回步驟701。
其中，分組數(shù)據(jù)調(diào)度器302的信令隊(duì)列緩沖區(qū)，具有最高的優(yōu)先級(jí)，被優(yōu)先調(diào)度，本實(shí)施例中，按照系統(tǒng)依據(jù)信令的緊迫性所設(shè)置的優(yōu)先級(jí)，信令隊(duì)列緩沖區(qū)具體由以下信令組成WiMAX系統(tǒng)基于Initial Ranging連接描述符(CID，Connection Identifier)、Broadcast/Multicast CID連接的下行信令數(shù)據(jù)按先來(lái)先服務(wù)(FCFS，F(xiàn)irst Come First Service)的原則組成優(yōu)先級(jí)最高的隊(duì)列1，基于Basic CID連接的下行信令數(shù)據(jù)按FCFS的原則組成次優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列2，而基于Primary Management CID連接的下行信令數(shù)據(jù)按FCFS的原則組成優(yōu)先級(jí)最低的隊(duì)列3，該信令隊(duì)列緩沖區(qū)的隊(duì)列按以上優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，調(diào)度流程如圖8所示，具體包括如下步驟步驟801判斷隊(duì)列1是否存在分組數(shù)據(jù)，如果存在分組數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟802；否則，執(zhí)行步驟803；步驟802輸出隊(duì)列1的隊(duì)首的分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟801；步驟803判斷隊(duì)列2是否存在分組數(shù)據(jù)，如果存在分組數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟804；否則，執(zhí)行步驟805；步驟804輸出隊(duì)列2的隊(duì)首的分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟801；步驟805判斷隊(duì)列3是否存在分組數(shù)據(jù)，如果存在分組數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟806；否則，返回執(zhí)行步驟801；步驟806輸出隊(duì)列3的隊(duì)首的分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟801。
按照上述步驟，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信令隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度，直至該緩沖區(qū)沒(méi)有分組數(shù)據(jù)存在時(shí)為止。本實(shí)施例中是以WIMAX系統(tǒng)為例，將信令組成3個(gè)隊(duì)列依次進(jìn)行調(diào)度的，對(duì)于其它系統(tǒng)可以根據(jù)信令的緊迫性分成若干個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的隊(duì)列，依次進(jìn)行調(diào)度。
在信令隊(duì)列緩沖區(qū)沒(méi)有分組數(shù)據(jù)存在時(shí)，對(duì)實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度。
實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)緩沖區(qū)用于調(diào)度系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)，它具有次高優(yōu)先級(jí)，將在信令隊(duì)列緩沖區(qū)為空時(shí)被優(yōu)先調(diào)度。WiMAX系統(tǒng)的下行主動(dòng)分配業(yè)務(wù)(UGS，Unsolicited Grant Service)和實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(rtPS，real-time Polling Service)的分組數(shù)據(jù)組成分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的實(shí)時(shí)流隊(duì)列存入實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)。該實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)為每一個(gè)UGS或rtPS業(yè)務(wù)流都創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列，并為每個(gè)隊(duì)列設(shè)置兩個(gè)虛擬時(shí)鐘，分別為流虛擬時(shí)鐘(VC，Virtual Clock)和流輔助虛擬時(shí)鐘(auxVC，auxiliary Virtual Clock)。該實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度流程如圖9所示，具體包括如下步驟步驟901計(jì)算每個(gè)業(yè)務(wù)流的每個(gè)分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳；步驟902將分組數(shù)據(jù)包根據(jù)其時(shí)間戳從小到大的順序插入分組數(shù)據(jù)包對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)流隊(duì)列；步驟903依次輸出所有隊(duì)列的隊(duì)首中時(shí)間戳最小的分組數(shù)據(jù)包直至所有隊(duì)列為空。
業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算方法如下調(diào)度器接收到實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包時(shí)，按照下式初始化其虛擬時(shí)鐘VCi＝realtime1，auxVCi＝0其中realtime1表示接收到業(yè)務(wù)流i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包的實(shí)際時(shí)間；當(dāng)調(diào)度器接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)，按照下式更新虛擬時(shí)鐘
auxVCi＝max(realtimek，auxVCi)Vticki＝Len(packetk)/rateiVCi＝VCi+VtickiauxVCi＝auxVCi+Vticki式中，Len(packetk)為分組數(shù)據(jù)包Packetk幀長(zhǎng)，ratei為業(yè)務(wù)流i的傳輸速率，realtimek表示接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)的實(shí)際時(shí)間；將分組數(shù)據(jù)包Packetk的時(shí)間戳記為auxVCi，即完成業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算。
在接收到一定的比特(或分組)數(shù)據(jù)后，虛擬時(shí)鐘可能會(huì)出現(xiàn)超過(guò)或滯后于實(shí)際時(shí)間的情況，這就是多業(yè)務(wù)的領(lǐng)先和滯后問(wèn)題，此時(shí)需要抑制領(lǐng)先業(yè)務(wù)流和補(bǔ)償滯后業(yè)務(wù)流，采用以下算法可以實(shí)現(xiàn)接收到ratei×Ti個(gè)比特(或分組)數(shù)據(jù)以后，若VCi≥realtimeTi+Tthreshold]]>說(shuō)明此時(shí)該業(yè)務(wù)領(lǐng)先，則在接下來(lái)的過(guò)程中，以一定概率丟棄該隊(duì)列新進(jìn)入的分組數(shù)據(jù)，以此抑制領(lǐng)先業(yè)務(wù)，由于是實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)，丟棄一定的分組數(shù)據(jù)包，一般不會(huì)影響整個(gè)業(yè)務(wù)流的質(zhì)量；或者在需要的時(shí)候這些丟棄的分組數(shù)據(jù)包也可在以后由上層網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)重發(fā)處理；若VCi<realtimeTi+Tthreshold]]>說(shuō)明此時(shí)該業(yè)務(wù)并不領(lǐng)先，則令VCi=realtimeTi,]]>使該業(yè)務(wù)維持同步的狀態(tài)。由于基于虛時(shí)鐘的調(diào)度算法優(yōu)先對(duì)時(shí)間戳較小的業(yè)務(wù)隊(duì)列進(jìn)行調(diào)度，因而能自適應(yīng)補(bǔ)償滯后業(yè)務(wù)。
其中，Ti是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的時(shí)間，realtimeTi表示接收到ratei×Ti個(gè)比特(或分組)數(shù)據(jù)時(shí)的實(shí)際時(shí)間。
按照上述的算法計(jì)算業(yè)務(wù)流的時(shí)間戳并按照?qǐng)D8所示的調(diào)度流程對(duì)實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)度，直至實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)沒(méi)有分組數(shù)據(jù)存在，然后對(duì)非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)進(jìn)行調(diào)度。
非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)用于調(diào)度具有非實(shí)時(shí)性的業(yè)務(wù)流分組數(shù)據(jù)，它具有最低優(yōu)先級(jí)，在信令隊(duì)列緩沖區(qū)和實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)緩沖區(qū)為空時(shí)被調(diào)度。WiMAX系統(tǒng)中的下行非實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(nrtPS，non-real-time Polling Service)或者盡力而為業(yè)務(wù)(BE，Best Effort)的分組數(shù)據(jù)組成調(diào)度器的非實(shí)時(shí)流隊(duì)列存入非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)。非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)為每一個(gè)nrtPS或者BE業(yè)務(wù)流都創(chuàng)建一個(gè)隊(duì)列，為每一個(gè)隊(duì)列賦予一定的權(quán)重，并引入一個(gè)計(jì)數(shù)器參數(shù)Count，針對(duì)這些隊(duì)列的調(diào)度采用加權(quán)輪詢(xún)(WRR，Weighted Round Robin)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)度流程如圖10所示，具體包括如下步驟步驟1001啟動(dòng)非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度，將每一個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器參數(shù)Count初始化為相應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重；步驟1002啟動(dòng)輪詢(xún)過(guò)程，即將隊(duì)列的指針歸零，指向首個(gè)隊(duì)列；步驟1003判斷所有隊(duì)列是否都被輪詢(xún)過(guò)，如果是，執(zhí)行步驟1005；否則，執(zhí)行步驟1004；步驟1004處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列；步驟1005判斷所有的計(jì)數(shù)器是否均小于各自隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)或者所有隊(duì)列均為空，如果是，執(zhí)行步驟1006，如果兩種情況都不是，返回執(zhí)行步驟1002；步驟1006重新計(jì)算各隊(duì)列的權(quán)重，并將各個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器重置為其相應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重與剩余計(jì)數(shù)值之和，返回執(zhí)行步驟1002。
其中，步驟1004的處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的過(guò)程包括判斷當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的計(jì)數(shù)器是否小于該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)，如果是，禁止進(jìn)行該隊(duì)列的調(diào)度，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前被輪詢(xún)隊(duì)列，即將隊(duì)列的指針加1，返回執(zhí)行步驟1003；否則，輸出該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)，同時(shí)該隊(duì)列的計(jì)數(shù)器的值減去輸出的隊(duì)首數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前被輪詢(xún)隊(duì)列，即將隊(duì)列的指針加1，返回執(zhí)行步驟1003。
其中隊(duì)列i(i＝1，2，...，H)的權(quán)重的計(jì)算公式為
Wi(0)＝Pi×η+Rmin(i)×θ1Wi(k)=α×Wi(k-1)+(1-α)[B(k)-B(k-1)]·Wi(k-1)Σj=1HWj(k-1)]]>+[Len(qi，k)-Len(qi，k-1)]·φWi(k)＝min(Wi(k)，Rmax(i)×θ2)式中，Pi為IEEE802.16協(xié)議定義的非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的優(yōu)先級(jí)，Rmin(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最小持續(xù)發(fā)送速率，Rmax(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最大持續(xù)發(fā)送速率，B(k)為k時(shí)刻非實(shí)時(shí)流的可用帶寬，Len(qi，k)為k時(shí)刻業(yè)務(wù)流i的長(zhǎng)度，H為非實(shí)時(shí)流緩沖區(qū)的隊(duì)列數(shù)，η，θ1，θ2，α，φ為正的常數(shù)，可以經(jīng)過(guò)仿真過(guò)程確定。
本實(shí)施例中，非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的可用帶寬B(k)按照下式計(jì)算信令隊(duì)列和實(shí)時(shí)流隊(duì)列i(i＝1，2，...，3+N)占用的帶寬為Bi(0)＝0Bi(k)=α×Bi(k-1)+(1-α)×Qi(j)Tf]]>其中包括3個(gè)信令隊(duì)列和N個(gè)實(shí)時(shí)流隊(duì)列，所以非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的可用帶寬為B(k)=B-Σi=13+NBi(k)]]>式中，0＜α＜1，Qi(j)為隊(duì)列i在第j幀中發(fā)送的字節(jié)數(shù)，Tf為幀長(zhǎng)，B為空中接口的帶寬總資源。
以圖11為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明加權(quán)輪詢(xún)過(guò)程，假設(shè)隊(duì)列1中的數(shù)據(jù)是1111，對(duì)應(yīng)的權(quán)重是2，隊(duì)列2中的數(shù)據(jù)是2222，對(duì)應(yīng)的權(quán)重是1，隊(duì)列3中的數(shù)據(jù)是3333，對(duì)應(yīng)的權(quán)重是3，則第一次輪詢(xún)輸出數(shù)據(jù)是123，相應(yīng)的權(quán)重減去輸出的比特?cái)?shù)1，隊(duì)列1的權(quán)重變?yōu)?，隊(duì)列2的權(quán)重變?yōu)?，隊(duì)列3的權(quán)重變?yōu)?，第二次輪詢(xún)，隊(duì)列2由于權(quán)重為0，不輸出，所以輸出數(shù)據(jù)是13，此時(shí)權(quán)重依次為0，0，1，隊(duì)列1和2的權(quán)重都是0，所以第三次輪詢(xún)都不輸出，只有隊(duì)列3輸出3，之后，隊(duì)列3的權(quán)重也變?yōu)?，重新計(jì)算各隊(duì)列的權(quán)重，計(jì)數(shù)器重置。
此外，對(duì)于支持ARQ的連接，參見(jiàn)圖12，可以為其相應(yīng)的隊(duì)列創(chuàng)建一個(gè)附加的重發(fā)隊(duì)列，專(zhuān)門(mén)存放需要重發(fā)的分組數(shù)據(jù)。當(dāng)ARQ狀態(tài)機(jī)中的重發(fā)隊(duì)列超時(shí)時(shí)，系統(tǒng)就將超時(shí)的重發(fā)數(shù)據(jù)送入圖12中重發(fā)隊(duì)列。分組數(shù)據(jù)調(diào)度器首先考察每一個(gè)緩沖區(qū)的重發(fā)隊(duì)列是否為空，如果為空，則按每一個(gè)緩沖區(qū)各自的調(diào)度策略調(diào)度緩沖區(qū)中存放的隊(duì)列，如果不為空，在調(diào)度各緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)時(shí)，則優(yōu)先調(diào)度該緩沖區(qū)的重發(fā)隊(duì)列的分組數(shù)據(jù)。
按照上面所述的方法流程，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型采用不同的調(diào)度策略，并結(jié)合無(wú)線(xiàn)信道質(zhì)量等因素對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)度，充分考慮了業(yè)務(wù)的QoS參數(shù)，因而能滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的QoS需求，同時(shí)采用虛擬時(shí)鐘和加權(quán)輪詢(xún)調(diào)度策略，抑制領(lǐng)先業(yè)務(wù)流，補(bǔ)償滯后業(yè)務(wù)流，從而更好地適應(yīng)多業(yè)務(wù)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入應(yīng)用環(huán)境。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置，包括分類(lèi)器和調(diào)度器，其特征在于，所述調(diào)度器至少包括分組數(shù)據(jù)調(diào)度器，其中分組數(shù)據(jù)調(diào)度器至少包括信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分類(lèi)器將來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)按照信令數(shù)據(jù)包和業(yè)務(wù)分別存入分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分組數(shù)據(jù)調(diào)度器首先調(diào)度信令隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)，直至信令隊(duì)列緩沖區(qū)為空時(shí)調(diào)度業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)包括實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；分類(lèi)器將來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)按照實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)分別存入所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)和非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)；所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器調(diào)度流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)時(shí)，首先調(diào)度實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)，直至實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)為空時(shí)調(diào)度非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的調(diào)度器還包括信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，其接收用戶(hù)反饋的信道質(zhì)量，輸出信道質(zhì)量指示信號(hào)給所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器，所述分組數(shù)據(jù)調(diào)度器根據(jù)所述的信道質(zhì)量指示信號(hào)在信道質(zhì)量能通信時(shí)調(diào)度分組數(shù)據(jù)并輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的裝置，其特征在于，所述的調(diào)度器還包括信道模式器，其接收信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)器輸出的信道質(zhì)量指示信號(hào)，且根據(jù)該信道質(zhì)量指示信號(hào)確定用戶(hù)的調(diào)制編碼方式，并創(chuàng)建各用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，分組數(shù)據(jù)調(diào)度器將分組數(shù)據(jù)輸出至對(duì)應(yīng)用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，該信道模式器隨后將其輸出給物理層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述信道模式器根據(jù)用戶(hù)的調(diào)制編碼強(qiáng)壯性從大到小的順序?qū)⒏餍诺滥Ｊ疥?duì)列的數(shù)據(jù)輸出給物理層。
6.一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的方法，其特征在于，該方法至少包括如下步驟A.判斷信令隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照信令隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度信令隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟B；B.判斷業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度業(yè)務(wù)隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟A。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括B1.判斷實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照實(shí)時(shí)流對(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，執(zhí)行步驟B2；B2.判斷非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)是否有分組數(shù)據(jù)，如果是，按照非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略，調(diào)度非實(shí)時(shí)流隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)，返回執(zhí)行步驟A；否則，返回執(zhí)行步驟A。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括為所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的每一個(gè)支持自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求ARQ的連接創(chuàng)建分組數(shù)據(jù)隊(duì)列的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列，首先判斷各緩沖區(qū)中的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列是否為空，如果是，執(zhí)行步驟A；否則，在調(diào)度各緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)先調(diào)度該緩沖區(qū)的重發(fā)數(shù)據(jù)隊(duì)列的分組數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括當(dāng)監(jiān)測(cè)到用戶(hù)的信道質(zhì)量不能通信時(shí)，禁止所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)中該用戶(hù)的調(diào)度，直至信道恢復(fù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)監(jiān)測(cè)到的信道質(zhì)量，建立各用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，將所述的信令隊(duì)列緩沖區(qū)和流業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)輸出的分組數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的用戶(hù)的信道模式隊(duì)列，并輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括按照調(diào)制編碼強(qiáng)壯性從大到小的順序，將存入對(duì)應(yīng)用戶(hù)信道模式隊(duì)列的分組數(shù)據(jù)輸出至物理層。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述的步驟A包括根據(jù)信令的緊迫性設(shè)置不同信令隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先級(jí)高的隊(duì)列的隊(duì)首分組數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟B1所述的實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略包括B11.計(jì)算每個(gè)實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳；B12.將分組數(shù)據(jù)包根據(jù)其時(shí)間戳從小到大的順序插入業(yè)務(wù)流隊(duì)列；B13.輸出所有隊(duì)列的隊(duì)首中時(shí)間戳最小的分組數(shù)據(jù)包。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述的實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算方法包括為實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的每一個(gè)業(yè)務(wù)流設(shè)置兩個(gè)虛擬時(shí)鐘，分別為流虛擬時(shí)鐘VC和流輔助虛擬時(shí)鐘auxVC，接收到業(yè)務(wù)流i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包Packet1時(shí)，按照下式初始化虛擬時(shí)鐘VCi＝realtime1，auxVCi＝0其中realtime1表示接收到業(yè)務(wù)流i的第一個(gè)分組數(shù)據(jù)包的實(shí)際時(shí)間；接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)，按照下式更新虛擬時(shí)鐘aux VCi＝max(realtimek，auxVCi)Vticki＝Len(packetk)/rateiVCi＝VCi+VtickiauxVCi＝auxVCi+Vticki式中，Len(packetk)為分組數(shù)據(jù)包Packetk幀長(zhǎng)，ratei為業(yè)務(wù)流i的傳輸速率，realtimek表示接收到業(yè)務(wù)流i的分組數(shù)據(jù)包Packetk時(shí)的實(shí)際時(shí)間；將分組數(shù)據(jù)包Packetk的時(shí)間戳記為auxVCi。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)的分組數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳的計(jì)算方法進(jìn)一步包括，在接收到一定的比特或分組數(shù)據(jù)后，若VCi≥realtimeTi+Tthreshold]]>則以一定概率舍棄該隊(duì)列新進(jìn)入的分組數(shù)據(jù)；若VCi<realtimeTi+Tthreshold]]>則令VCi=realtimeTi]]>其中，realtimeTi表示接收到一定的比特或分組數(shù)據(jù)時(shí)的實(shí)際時(shí)間。
16.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟B2所述的非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的調(diào)度策略包括B21.將每一個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器初始化為對(duì)應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重；B22.啟動(dòng)輪詢(xún)過(guò)程；B23.判斷所有隊(duì)列是否都被輪詢(xún)過(guò)，如果是，執(zhí)行步驟B25，否則，執(zhí)行步驟B24；B24.處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列；B25.判斷所有的計(jì)數(shù)器是否均小于各自隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)或者所有隊(duì)列均為空，如果是，執(zhí)行步驟B26；如果兩種情況都不是，返回執(zhí)行步驟B22；B26.重新計(jì)算各隊(duì)列的權(quán)重，并將各個(gè)隊(duì)列的計(jì)數(shù)器重置為其對(duì)應(yīng)隊(duì)列的權(quán)重與剩余計(jì)數(shù)值之和，返回執(zhí)行步驟B22。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，步驟B24所述的處理當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的過(guò)程包括判斷當(dāng)前被輪詢(xún)的隊(duì)列的計(jì)數(shù)器是否小于該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，如果是，禁止該隊(duì)列的調(diào)度，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前的被輪詢(xún)隊(duì)列，返回執(zhí)行步驟B23；否則，輸出該隊(duì)列的隊(duì)首數(shù)據(jù)，同時(shí)該隊(duì)列的計(jì)數(shù)器的值減去輸出的隊(duì)首數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)，將下一隊(duì)列作為當(dāng)前的被輪詢(xún)隊(duì)列，返回執(zhí)行步驟B23。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述的非實(shí)時(shí)流隊(duì)列的權(quán)重按下式計(jì)算Wi(0)＝Pi×η+Rmin(i)×θ1Wi(k)=α×Wi(k-1)+(1-α)[B(k)-B(k-1)]·Wi(k-1)Σj=1HWj(k-1)]]>+[Len(qi,k)-Len(qi,k-1)]·φ]]>Wi(k)＝min(Wi(k)，Rmax(i)×θ2)式中，Pi為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的優(yōu)先級(jí)，Rmin(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最小持續(xù)發(fā)送速率，Rmax(i)為非實(shí)時(shí)流業(yè)務(wù)i的最大持續(xù)發(fā)送速率，B(k)為k時(shí)刻非實(shí)時(shí)流的可用帶寬，Len(qi，k)為k時(shí)刻業(yè)務(wù)流i的長(zhǎng)度，H為非實(shí)時(shí)流緩沖區(qū)的隊(duì)列數(shù)，η，θ1，θ2，α，φ為正的常數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述非實(shí)時(shí)流的可用帶寬B(k)為WiMAX系統(tǒng)的可用帶寬，并按下式計(jì)算信令隊(duì)列和實(shí)時(shí)流隊(duì)列i(i＝1，2，…，M+N)占用的帶寬為Bi(0)＝0Bi(k)=α×Bi(k-1)+(1-α)×Qi(j)Tf]]>其中包括M個(gè)信令隊(duì)列和N個(gè)實(shí)時(shí)流隊(duì)列，所有非實(shí)時(shí)流隊(duì)列緩沖區(qū)的可用帶寬為B(k)=B-Σi=1M+NBi(k)]]>式中，0＜α＜1，Qi(j)為隊(duì)列i在第j幀中發(fā)送的字節(jié)數(shù)，Tf為幀長(zhǎng)，B為空中接口的帶寬總資源。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的裝置，該裝置包括分類(lèi)器和調(diào)度器，調(diào)度器還包括分組數(shù)據(jù)調(diào)度器，其中分組數(shù)據(jù)調(diào)度器包括信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)，分類(lèi)器將來(lái)自上層網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)分別存入分組數(shù)據(jù)調(diào)度器的緩沖區(qū)，分組數(shù)據(jù)調(diào)度器按照各自緩沖區(qū)的不同調(diào)度策略調(diào)度輸出信令隊(duì)列緩沖區(qū)和業(yè)務(wù)隊(duì)列緩沖區(qū)的分組數(shù)據(jù)。本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于多業(yè)務(wù)分組數(shù)據(jù)調(diào)度的方法，針對(duì)不同緩沖區(qū)的業(yè)務(wù)采用不同的調(diào)度策略。利用本發(fā)明提供的裝置和方法，可以充分考慮業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，能滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量需求，更好地適應(yīng)多業(yè)務(wù)的寬帶無(wú)線(xiàn)接入環(huán)境。
文檔編號(hào)H04L12/56GK1925457SQ20051009792
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
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